《工程水文地质》课件4.3 认识岩体的力学性质

1、辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3 认识岩体的力学性质辽宁省交通高等专科学校 王亮由由结构面结构面和和软弱夹层软弱夹层切割的岩体传递应力的性能，切割的岩体传递应力的性能，与理想弹性匀质体有很大的区别：一般这种岩体的某与理想弹性匀质体有很大的区别：一般这种岩体的某些部位或某些方向上易产生些部位或某些方向上易产生应力集中应力集中，而另一些部位，而另一些部位或方向上应力反而或方向上应力反而有所削弱有所削弱。另外，还会出现。另外，还会出现应力轨应力轨迹的转折迹的转折、弯曲弯曲和和应力值不连续应力值不连续现象。现象。岩体应力分布的复杂情况，主要是受结构面和软岩体应力分布的复杂情况，主要是受结构面和软弱夹

2、层影响，是岩体弱夹层影响，是岩体不均匀性不均匀性和和不连续性不连续性造成的。造成的。4.3.1 应力分布不连续性辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3.2 岩体剪切变形特性(1)沿软弱结构面剪切(2)沿粗糙结构面、软弱岩体及剧风化岩体剪切(3)剪断坚硬岩体辽宁省交通高等专科学校 王亮（1）沿软弱结构面剪切0 0u u p p r r特点：峰值前变形曲线平均斜率小，破坏位移大，一般可特点：峰值前变形曲线平均斜率小，破坏位移大，一般可达达210mm210mm；峰值后随位移增大，强度损失小或不变，；峰值后随位移增大，强度损失小或不变， p p/ / r1.00.6r1.00.64.3.2 岩体剪切变形特

3、性辽宁省交通高等专科学校 王亮 （2）沿粗糙结构面、软弱岩体及剧风化岩体剪切0 0u u p p r r p/p/ r0.80.6r0.80.6 特点：峰值前变形曲线平均斜率较大，峰值强度较高；峰特点：峰值前变形曲线平均斜率较大，峰值强度较高；峰值后随位移增大，强度损失较大，有明显的应力降。值后随位移增大，强度损失较大，有明显的应力降。4.3.2 岩体剪切变形特性辽宁省交通高等专科学校 王亮（3）剪断坚硬岩体0 0u u p p r r p/p/ r0.80.3r0.80.3 特点：峰值前变形曲线平均斜率大，峰值强度高，破坏位特点：峰值前变形曲线平均斜率大，峰值强度高，破坏位移小，一般约移小，

4、一般约1mm1mm；峰值后随位移增大，强度迅速降低，残余；峰值后随位移增大，强度迅速降低，残余强度较低。强度较低。4.3.2 岩体剪切变形特性辽宁省交通高等专科学校 王亮 接近于岩石的抗剪强度，但或多或少地受到岩体中结构面的影响。4.3.3 岩体的强度性质1.垂直结构面方向的岩体抗剪强度辽宁省交通高等专科学校 王亮 取决于岩体结构面或软弱夹层的抗剪强度，一般很低。4.3.3 岩体的强度性质2.平行结构面或软弱夹层的岩体抗剪强度辽宁省交通高等专科学校 王亮随剪切面与结构面夹角而变化。正向结构面系统正向结构面系统负向结构面系统负向结构面系统4.3.3 岩体的强度性质3.斜交结构面方向的岩体抗剪强度

5、辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3.4 岩体的蠕变1.什么吗是流变、蠕变、松弛？辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3.4 岩体的蠕变1.什么吗是流变、蠕变、松弛？流变蠕变松驰辽宁省交通高等专科学校 王亮0 0T T d d c c b b a aA AB BC C a a b b c c d d4.3.4 岩体的蠕变2.岩体典型蠕变曲线辽宁省交通高等专科学校 王亮第一阶段（OA段）：减速（初始）蠕变阶段。减速（初始）蠕变阶段。第二阶段（AB段）：等速蠕变阶段。等速蠕变阶段。第三阶段（BC段）：加速蠕变阶段加速蠕变阶段4.3.4 岩体的蠕变2.岩体典型蠕变曲线辽宁省交通高等专科学校 王亮当应力值等

6、于或超过岩体的当应力值等于或超过岩体的蠕变极限应力蠕变极限应力条件下才条件下才会出现蠕变第三阶段，即会出现蠕变第三阶段，即加速蠕变阶段加速蠕变阶段，其变形速度逐，其变形速度逐渐加快，最终导致岩体破坏。渐加快，最终导致岩体破坏。通常把蠕变破坏的最低应力值称为岩体的通常把蠕变破坏的最低应力值称为岩体的长期强度长期强度。4.3.4 岩体的蠕变2.岩体典型蠕变曲线辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3.5 岩体的破坏方式1.岩体的破坏方式剪切破坏：是岩体主要的破坏方式，包括剪切破坏：是岩体主要的破坏方式，包括重剪重剪破坏破坏、剪断破坏剪断破坏和和复合剪切复合剪切破坏三种。破坏三种。拉断破坏：大部分肉眼可见

7、的都是伴随着岩体拉断破坏：大部分肉眼可见的都是伴随着岩体滑移产生的。滑移产生的。辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3.5 岩体的破坏方式2.岩体的剪切破坏重剪破坏：沿着岩体已剪断的面再次发生的剪重剪破坏：沿着岩体已剪断的面再次发生的剪切破坏切破坏工程岩体最普遍的破坏形式。工程岩体最普遍的破坏形式。剪断破坏：横切先前存在的、已经分离的结构剪断破坏：横切先前存在的、已经分离的结构面的剪切破坏。面的剪切破坏。复合剪切破坏：部分沿着结构面、部分横切结复合剪切破坏：部分沿着结构面、部分横切结构面发生的剪切破坏。构面发生的剪切破坏。辽宁省交通高等专科学校 王亮4.3.5 岩体的破坏方式3.岩体的渐进破坏初裂前阶段：随着加荷或卸荷，岩体仅发生可初裂前阶段：随着加荷或卸荷，岩体仅发生可逆或不可逆的狭义变形，变形量常在毫米以内。逆或不可逆的狭义变形，变形量常在毫米以内。渐进破坏阶段：随应力增加，岩体中某些点先渐进破坏阶段：随应力增加，岩体中某些点先开始